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人教版化学选修四电解池


助熔剂:冰晶石(Na3AlF6 六氟合铝酸钠)
阳极材料(碳)和熔融氧化铝需要定期补充
思考:工业上为什么用电解熔融氧化铝的方法冶炼铝而 不用AlCl3?
1、电解:在外加直流电源的作用下,电解质的离子在阴
阳两极发生氧化还原反应的过程。
电流是发生氧化还原反应的根源、动力。
2、电解池:电能转变为化学能的装置。
3、构成电解池的条件:
①直流电源; 阴极:与电源负极相连
②两个电极 阳极:与电源正极相连
[还原反应] [氧化反应]
③电解质溶液或熔融电解质; ④形成闭合回路。
复到电解前的浓度应向其中加入(C )
A、NaCl(s) C、通入HCl气体
B、H2O D盐酸
思考:
请大家分析下列电解一段时间后,为了使 其恢复到和原来的溶液一样,应加入什么 物质?
HCl (HCl气体) CuCl2( CuCl2 ) NaCl (HCl气体) K2S(H2S气体)
CuSO4 (CuO) AgNO3 (Ag2O)
3、阴阳两极各发生什么反应?
Cu2+
Cl-
ClCl- Cl-
Cu2+
Cu2+ Cl-
Cl-
Ⅱ通电后
电极反应:
阳极:2Cl- -2e- = Cl2↑ (氧化反应) 放
阴极:Cu2+ + 2e- = Cu (还原反应)电
总反应:
通电
CuCl2 ===
Cu+Cl2↑
阴离子失去电子,阳离子得到电子的过程叫放电。
材料,不参与电极反应。
练习:
写出用石墨作电极电解下列溶液的电极 反应式和总反应方程式。
CuCl2 、Na2SO4 、CuSO4、NaCl NaOH、H2SO4
书写电极反应式及总方程式的方法小结
①判断电极材料
②明确溶液中存在哪些离子
(包括水的电离,并分 成阳离子组和阴离子组)
③判断阴阳离子的放电顺序
5、如上图所示,通电后A极上析出Ag,对该装置的有关
叙述正确的是 A.P是电源的正极
B
B.F极上发生的反应为:4OH- - 4e-=2H2O+O2↑ C.电解时,甲、乙、丙三池中,除E、F两极外,其余电
极均参加了反应
D.通电后,甲池的PH减小,而乙、丙两池溶液的PH不变
如何判断电解池的阴阳极呢?
A、35.5:108
B、1:2
C、8:1
D、108:35.5
4、(广东、江苏高考题)用惰性电极实现电解,下列
说法正确的是( D)
A 电解稀硫酸溶液,实质上是电解水,故溶液pH不变 B 电解稀氢氧化钠溶液,要消耗OH-,故溶液pH减小 C 电解硫酸钠溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物 质的量之比为1:2 D 电解氯化铜溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物 质的量之比为1:1
④根据阳极氧化,阴极还原完成电极反应式
(注意得失电子守恒)
⑤由阴阳两电极反应式,合并得总反应式
(弱电解质的须保持分子形式)
练习: 用惰性电极分别进行下列溶液电 解
电解质
NaOH
H2SO4 Na2SO4 HCl
CuCl2 NaCl
CuSO4
电解对象 水 水 水 电解质 电解质 电解质和水 电解质和水
4、整个电路中电子的流向如何?
电子:从电源
e- e-
电子:从电解
的负极流出, 沿导线流入电
解池的阴极
e-
阴极

e-C
+ Cee--阳极池沿的导源阳线的极流正流回极出电,
Cu2++2e-=Cu (还原反应)
ClOH-
2Cl--2e- =Cl2↑ (氧化反应)
Cu2+
H+
I
CuCl2溶液
一、电解原理
一般火法冶炼得到的粗铜中含有多种杂质(如锌、铁、镍、
银、金等),这种粗铜的导电性远不能满足电气工业的要求,
如果用以制电线,就会大大降低电线的导电能力。因此必须利
用电解的方法精炼粗铜。
纯铜
粗铜含杂质(Zn Fe Ni Ag Au 等) 阳极: Zn Zn -2e- = Zn2+
粗铜 Fe Fe -2e- = Fe2+
氧化性强的先得到电子,先放电。
阴离子失去电子,阳离子得到电子的过程叫放电。
5、离子放电顺序:
(1)阳离子放电(得电子)顺序:氧化性
Ag+ > Hg2+ > Fe3+ > Cu2+ > H+(酸) > Pb2+ > Sn2+ >
Fe2+ >Zn2+ >(H+)(水)﹥ Al3+ > Mg2+ > Na+
思考:
1、通电前溶液中有哪些离子?如何运动?
CuCl2=Cu2++2Cl-
H2O
H+ + OH-
四种离子(Cu2+、H+、Cl-、OH-)
作无规则地自由运动。
Cl- Cl- Cl-
Cu2+
Cl-
Cl-
Cu2+
Cu2+ Cl-
Ⅰ通电前
-+
2、通电后离子如何运动?
阴极 阳极
电场作用下, 阴阳离子作定向运动: Cu2+、H+ 移向阴极; Cl-、 OH- 移向阳极。
物是 Ag+;阴极的产物是 Ag 。
2、试写出下列装置中所发生的电极反应式。
Hale Waihona Puke 石墨石墨 铂铜铁石墨
CuSO4溶液 (A)
KBr溶液 (B)
NaNO3溶液 (C)
3、在水中加入等物质的量的Ag+、Pb2+、
Na+、SO42-、NO3-、Cl-,将该溶液放在用惰 性电极的电解池中通电片刻,则氧化产物
和还原产物的质量之比为( C )
思考: (1)电解池的两极各产生什么 现象?若在两极附近均滴加酚酞 试液,会有什么现象? (2)怎样初步检验两极产物的 生成? (3)结合教材,分析产生这种 现象的原因。
实验装置
氯碱工业:离子交换膜法制烧碱
(1)生产设备名称:离子交换膜电解槽 阴极:碳钢 阳极:钛钢网
阳离子交换膜:只允许阳离子通过(Cl-、OH-离 子和气体不能通过),把电解槽隔成阴极室和 阳极室。
与正极相连的一极
电子流入的一极 阴离子移向的一极
产生Cl2或O2的一极 质量减小的一极
阳极
6、用石墨电极电解硫酸铜溶液,一段时间后断开 电路,要使溶液恢复到电解前的浓度应向其中加
入(C )
A CuSO4 B H2O C CuO D Cu(OH)2
7、用用石墨电极电解1mol/LNaCl溶液,一段时间 后,此时NaCl溶液浓度变为0.5mol/L,要使溶液恢
注:当离子浓度相差较大时,放电顺序要发生变化,相同时按H+,
不同时按(H+)
Al3+、Mg2+、
(2)阴离子放电(失电子)顺序: 还原在N性a水+不溶可液能中
S 2->SO32>S2– >I–> Br– > Cl– > OH– (放水电)>
含氧酸根 (NO3-、SO42– 等) > F-
注意:若阳极是活性电极(石墨、金、铂之外)阳极本 身失去电子被氧化,阴离子不在阳极放电;若阳极是惰 性电极,还原性强的阴离子在阳极放电,阴极无论什么
电解质浓度 增大 增大 增大 减小 减小 得新电解质 得新电解质
pH
增大 减小 不变 增大 减小 增大 减小
用惰性电极进行溶液电解的规律:
类型
电极反应特点
电解水型
阴:2H++2e-=H2↑ 阳:4OH--4e-=2H2O+O2↑
电解 电解质电离出的阴、阳离子分 电解质型 别在两极放电
放氢 阴极:水放H2产生碱 生碱型 阳极;电解质阴离子放电
NaOH (H2O)
H2SO4(H2O)
8、写出下列装置的电极反应式,并判断A、B、C溶 液PH值的变化。
Fe
Ag
AgNO3
(D)
Cu
Ag Cu
C Pt
Pt
(AgANO)3
C(uBSO)4
(NaCH)SO4
二、电解原理的应用
1、电解饱和食盐水反应原理
在U型管里装入饱和食 盐水,用一根碳棒作阳 极,一根铁棒作阴极, 接通直流电源。
实例 NaOH H2SO4 Na2SO4 HCl CuCl2
NaCl
放氧 阴极:电解质阳离子放电 生酸型 阳极:水放O2产生酸
CuSO4
练习:
1、(1)用石墨作电极电解CuCl2、NaCl的混合溶液片
刻,阴极析出的物质是 Cu ;阳极产物是 Cl2 。
(2)两极都用银片作电极电解AgNO3时,阳极的产
3. 电镀材料的选择: 阴极——镀件
阳极——镀层金属 电镀液——含有镀层金属离子的溶液 4. 电镀的特点:1)阳极本身参加电极反应
2)电解质溶液的浓度保持不变
4、冶炼铝
原理:
阳极:6O2--12 e- =3O2↑ 阴极:4Al3+ + 12e- =4Al
总式:
通电
2Al2O3 (熔融) 冰晶石
4Al+3O2 ↑
4、电极材料:
惰性电极:C、Pt、Au等, 不论作阴极、阳极,本身都不反应。
活性电极:Fe、Cu、Ag等, 作阴极时,自身不反应, 作阳极时,自身失电子,被氧化溶解。
关于电解CuCl2溶液实验思考
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